TY - THES A1 - Yamshchikov, Ivan P. T1 - Optimization problem of portfolios with an illiquid asset T1 - Ein Optimierungsproblem für Portfolios mit einer illiquiden Position N2 - This work is devoted to the problem of liquidity that draws a lot of attention after the global financial crisis. We consider an optimization problem for a portfolio with an illiquid, a risky and a riskless liquid asset. We work in Merton’s optimal consumption framework with continuous time. The liquid part of the investment is described by a standard Black-Scholes market. The illiquid asset is sold at an exogenous random moment with prescribed distribution and generates additional liquid wealth dependent on its paper value. We show that one can consider a problem with infinite time horizon and special weight function that is characterized by the probability distribution of the liquidation time instead of a problem with an exogenous random liquidation time. Using the viscosity solution techniques, developed for the problem of optimization in presence of a random income, we prove the existence and uniqueness of the solution for the considered problem with logarithmic utility and modest restrictions on the liquidation time distribution. We find asymptotic bounds for the value function when liquidation time has exponential or Weibull distribution. We find optimal policies in a feedback form and illustrate how they differ from classical Merton’s policies. Through a Lie group analysis we find the admitted Lie algebra for a problem with general liquidation time distribution in cases of HARA and log utility functions and formulate corresponding theorems for all these cases. Using these Lie algebras we obtain reduced equations of the lower dimension for the studied three dimensional partial differential equations. Several of similar substitutions were used in other works before, whereas others are new to our knowledge. The applied method of Lie group analysis gives us the possibility to provide a complete set of non-equivalent substitutions and reduced equations that was not provided for the problem of such type so far. Further research of these equations with numerical and quantitative methods is expected to benefit from such analysis. N2 - Diese Arbeit ist dem in der globalen Finanzkrise hochaktuellen Problem der Liquidität gewidmet. Wir betrachten ein Optimierungsproblem für ein Portfolio mit einer illiquiden, und einer liquiden risikoreichen und risikolosen Position. Wir arbeiten im Rahmen des Mertonschen optimalen Verbrauchsproblems mit stetiger Zeit. Der liquide Anteil der Investitionen wird mit dem klassischen Black-Scholes Marktmodell beschrieben. Die illiquide Position wird an einem exogenen zufälligen Zeitpunkt mit einer vorgeschriebenen Verteilung verkauft und erzeugt ein zusätzliches liquides Vermögen welches von seinem Bilanzierungswert abhängig ist. Wir zeigen, dass man ein Problem mit einem unendlichen Zeithorizont und einer speziellen Gewichtsfunktion, die durch die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Liquidationszeit T bestimmt wird, anstelle des Problems mit einer exogenen zufälligen Liquidationszeit betrachten kann. Unter Ausnutzung der Methode der viskosen Lösungen, die für Optimierungsprobleme in Anwesenheit von zufälligen Einkünften entwickelt wurde, beweisen wir die Existenz und Eindeutigkeit der Lösung für das betrachtete Problem mit der logarithmischen Nutzenfunktion und einer Wahrscheinlichkeitsverteilung der Liquidationszeit unter minimalen Beschränkungen. Wir finden asymptotische Schranken für die Wertfunktion wenn die Liquidationszeit eine exponentielle oder eine Weibull - Verteilung hat. Wir finden optimale Strategien in der Feedback-Form und zeigen wie sich diese von klassischen Mertonschen Strategien unterscheiden. Mit Hilfe von Lie Gruppenanalyse finden wir alle Lie Algebren für ein Problem mit einer allgemeinen Liquidationszeitverteilung in Fällen von HARA und logarithmischen Nutzenfunktionen und formulieren entsprechende Theoreme für alle diese Fälle. Wir benutzen diese Lie Algebren um die untersuchten dreidimensionalen partiellen Differentialgleichungen auf Gleichungen niedrigerer Dimensionen zu reduzieren. Mehrere ähnliche Substitutionen wurden bereits früher in anderen Arbeiten benutzt, andere sind unserem Wissen nach neu. Der benutzte Methode der Lie Gruppenanalyse gibt uns die Möglichkeit, einen kompletten Satz von nicht äquivalenten Substitutionen und die entsprechenden reduzierten Gleichungen zu finden was für Probleme von diesem Typ bisher nicht möglich war. Es ist zu erwarten, dass weitere Untersuchungen dieser Gleichungen mit numerischen und qualitativen Methoden davon profitieren können. KW - Illiquididty KW - Portfolio optimization KW - Lie symmetries KW - Optimierung KW - Finanzliquidität KW - Zufällige Liquidationszeit KW - Finanzwirtschaft KW - Liquidität KW - Optimierung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39922 ER - TY - THES A1 - Wanki Ateghang, Emmanuel T1 - Influence of the German renewable energy and climate policies on onshore wind energy generation: Implementation options in Cameroon T1 - Einfluss der Deutschen Erneuerbare Energie- und Klimapolitik auf die Inland-Windenergieerzeugung: Umsetzungsmöglichkeiten in Kamerun N2 - The German government has set ambitious targets for wind energy expansion and has implemented policy schemes aimed at facilitating market deployment of wind-generated electricity. Data on German wind energy market has shown that, wind energy generating capacity is increasing correspondingly towards the targeted values. Germany is the largest wind energy market in the EU (wind energy accounting for about 10% of the total electricity consumption in Germany) with an installed capacity of about 38.2 GW onshore by the close of 2014. The success of these policies has prompted other countries globally to adopt similar support schemes for renewable energies. However, the rapid growth of wind energy generation in Germany equally faces numerous challenges. Some of these problems are inherent to the wind energy technology while others are caused by the very policies instruments used to support wind energy expansion, such as limited availability of designated areas for wind energy development, non-uniform regulations, and rising prices. The objective of this research, therefore, is to assess the impact of the German energy and environmental policies on onshore wind energy development and to explore implementation options of the German model in Cameroon. This research has examined the German onshore wind energy sector from a policy perspective based on existing literature, semi-structured interviews with major stakeholders, a case study of Brandenburg and a survey, with the aim of investigating the acceptance of wind energy and challenges the developers are facing. Based on the study results, it can be affirmed that the future growth of the German onshore market will come from flexible government policies, which may offer fewer incentives to investors. Indeed, the cost of electricity from renewable energy technologies in Germany is in some cases already below retail rates. There is the need, therefore, to pursue strategic programmes that enhances market integration of wind energy. Furthermore, the study results equally shows that the German feed-in tariff based support scheme in its current form, cannot be implemented in Cameroon. This is because, the purchasing power of the Cameroonian population and the economic constraints of the government, makes it difficult or even impossible to adopt the current EEG model in Cameroon where often, basic needs are subsidized. N2 - Die Bundesregierung hat sich für den Windenergieausbau ehrgeizige Ziele gesetzt. Deutschland verfügt über einen großen und stetig wachsenden erneuerbaren Energiemarkt, gefördert durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), welches risikoarme Investitionen in Windenergie ermöglicht. Deutschland ist der größte Windenergiemarkt in der Europäischen Union (EU) und der drittgrößte weltweit mit einer installierten Leistung von etwa 38.2 GW. Allerdings gibt es viele Herausforderungen für den Ausbau von Windenergie, wie die begrenzte Verfügbarkeit von ausgewiesenen Gebieten für Windenergieerzeugung und die steigenden Strompreise. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Auswirkungen der deutschen erneuerbaren Energie- und Klimapolitik auf Onshore-Windenergieerzeugung zu bewerten und die Umsetzungsmöglichkeiten des deutschen Modells in Kamerun untersuchen. In diese Arbeit wird die deutsche Onshore-Windenergiebranche aus politischer Sicht auf der Grundlage bestehender Literatur, strukturierten Interviews mit wichtigen Akteuren, einer Fallstudie in Form einer Umfrage im Bundesland Brandenburg mit dem Ziel, die Akzeptanz von Windanlagen zu untersuchen und die Umsetzungsoptionen des deutschen Modells in Kamerun zu erkunden untersucht. Basierend auf den Ergebnissen der Arbeit kann bestätigt werden, dass das zukünftige Wachstum des deutschen Onshore-Windenergiemarkts mit Hilfe flexibler Marktinstrumente ermöglicht wird, die möglicherweise weniger Anreize für Investoren anbieten. Tatsächlich sind die Kosten für Stromerzeugung aus Onshore-Windenergie in Deutschland zurzeit so günstig, dass sie manchmal unter dem Börsenstrompreis liegen. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse der Arbeit, dass ein auf Einspeisevergütung gestütztes Fördersystem in seiner in Deutschland realisierten Form in Kamerun nicht umsetzbar ist. Dies liegt daran, dass die Kaufkraft der kamerunischen Bevölkerung und die wirtschaftlichen Zwänge der Regierung es schwierig oder sogar unmöglich machen, das EEG-Modell in Kamerun umzusetzen. KW - Renewable energy KW - Renewable energy source act KW - Wind energy KW - Wind energy acceptance KW - Cameroon renewable energy potential KW - Erneuerbare Energie-Gesetz KW - Windenergieertrag KW - Windenergieakzeptanz in Brandenburg KW - Windenergieausbau KW - Kamerun KW - Deutschland KW - Brandenburg KW - Kamerun KW - Erneuerbare-Energien-Gesetz KW - Windenergie KW - Energiemarkt Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38718 ER - TY - THES A1 - Taheruzzaman, Muhammad T1 - Design, modelling, and planning of renewable energy integrated microgrid for rural electrification in Bangladesh N2 - The Electric power crisis is one of the major problems in Bangladesh, the gap between demand and generation is increasing day by day. Moreover, most of the power plants are gas based which will be phased out in future. An alternate electric supply is an essential part for electrifying the developing countries, in this context an innovative approach of rural electrification including DC microgrid, mini-grid and nanogrid would be technically and economically feasible. The thesis draws also attention on the development of technology which enables community owned power system to emerge in the rural areas based on distributed SHS and demand of that community. Firstly, the electric status and renewable potential in Bangladesh are studied and considered those data into the software based simulation to analysis the technical feasibility to implement DC microgrid by Homer pro tools. The distributed RES (Renewable Energy sources) considered solar PV and biomass. The booming of a large number of individual SHS (Solar Home System) in Bangladesh, bottom-up energy sharing concept would have studied to configure the optimal design of microgrid system and different configuration including grid connected and DC and AC system studied. Secondly, The PV module is highly dependent on cell temperature and solar irradiance, the ambient temperature, and solar irradiance mathematical equation have been considered to model and simulate in MATLAB/SIMULINK based environment. Similarly charge controller, battery operation, and performance analysis with respect to the PV model. In the distributed energy sources are mainly SHS including large size and regular also model and simulate in MATLAB/SIMULINK software. For instance, the thesis mainly focuses on an optimal design, planning, sizing of DC hybrid microgrid, the SHS, and biomass-based power system with the goal of maximizing the efficiency and reliability. Homer Pro tool used in the work for design an optimal configuration and sizing for technical feasibility. Finally, a model of DC microgrid compresses with micro sources like SHS systems, µ-CHP, the household loads model in MATLAB/SIMULINK. Decentralized SHS control strategies (droop control) and operation also design and model in MATLAB/SIMULINK environment, where DC – DC converter needs to couple SHS and DC microgrid. KW - Biomass KW - Microgrid KW - Solar home system KW - Rural electrification KW - SIMULINK KW - Biomasse KW - Energiemanagement KW - Fotovoltaikanlage KW - Elektrifizierung KW - Ländlicher Raum Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39884 ER - TY - THES A1 - Stecklina, Oliver T1 - A secure isolation of software activities in Tiny Scale Systems T1 - Eine sichere Trennung von Software-Aktivitäten auf ressourcen-beschränkten Systemen N2 - With the introduction of the Internet at the end of the last century the modern society was fundamentally changed. Computer systems became an element of nearly all parts of our daily live. Due to the interconnection of these systems local borders are mostly vanished, so that information is accessible and exchangeable anywhere and at anytime. But this increased connectivity causes that physical fences are no longer an adequate protection for computer systems. Whereas the security of commodity computer systems was improved continuously and similarly with their increased connectivity, deeply embedded systems were then and now mostly protected by physical fences. But the ubiquitous availability of embedded systems in personal and commercial environments makes these systems likewise accessible and moves them strongly into the focus of security investigations. Deeply embedded systems are usually equipped with tiny scale micro controllers, which are limited in their available resources and do not feature secure mechanisms to isolate system resources. Hence, a single error in a local software component is not limited to the component itself, instead the complete system may be influenced. The lack of resource isolation makes tiny scale systems prone for accidental errors but in particular vulnerable for a broad variety of malicious software. For a safe and secure operation of computer systems it is strongly recommended that software components are isolated in such a manner that they have access only to those resources, which are assigned to them. Even though a substantial number of approaches in the context of embedded system’s safety were investigated during the last fifteen years, security was mostly neglected. This thesis is focused on security aspects where malicious software wittingly tries to bypass available protection mechanisms. The thesis introduces a security platform for tiny scale systems that enforces an isolation of software components considering security aspects. Due to the limited resources of tiny scale systems the proposed solution is based on a co-design process that takes the static and predefined nature of deeply embedded systems into account and includes hardware, compile-time, and run-time partitions to reduce the number of additional run-time components, to avoid performance drawbacks, and to minimize the memory as well as the components footprint overhead. To prove the applicability of the presented platform it was applied and evaluated with two real applications. In addition, an investigation of technologies of commodity computer systems that are suitable to build secure systems is presented. The thesis analyzes their enforcement based on the features provided by the introduced security platform. The contributions of this thesis include an enforcement of a security isolation of system resources on tiny scale systems and enable the development of a broad variety of secure tiny scale system applications. N2 - Mit der Einführung des Internets am Ende des letzten Jahrhunderts hat sich in der heutigen Gesellschaft ein nachhaltiger Wandel vollzogen. Computer-Systeme wurden Bestandteil in nahezu allen Bereichen unseres täglichen Lebens. Durch die zunehmende Vernetzung der Systeme sind räumliche Grenzen weitgehend verschwunden, so dass die Informationen überall und jederzeit verfügbar sind bzw. verändert werden können. Diese erhöhte Konnektivität bedingt jedoch, dass der Schutz der Computer-Systeme durch physische Maßnahmen nicht mehr gewährleistet werden kann. Während die Sicherheit von alltäglichen Computer-Systemen kontinuierlich und in nahezu gleicher Weise zu ihrer gestiegenen Konnektivität verbessert wurde, sind tief eingebettete Systeme damals wie heute meist durch physikalische Maßnahmen geschützt. Die allgegenwärtige Verfügbarkeit von eingebetteten Systemen in persönlichen als auch in kommerziellen Umgebungen macht diese Systeme jedoch in gleicher Weise für jedermann zugänglich und macht sie damit zu einem zentralen Bestandteil der aktuellen Sicherheitsforschung. Tief eingebettete Systeme sind in der Regel mit kleinen Mikrocontrollern ausgestattet, die über begrenzte Ressourcen verfügen und keine sicheren Mechanismen zur Trennung von Systemressourcen bereitstellen. Hierdurch ist ein einzelner Fehler in einer lokalen Softwarekomponente nicht auf diese Komponente beschränkt, sondern beeinträchtigt nicht selten das gesamte System. Diese Schwäche macht eingebettete Systeme anfällig für zufällige Fehler, aber auch insbesondere anfällig für eine Vielzahl von bösartiger Software. Für einen stabilen und sicheren Betrieb von Computer-Systemen ist es zwingend erforderlich, dass Software-Komponenten in einer Art und Weise isoliert werden, dass sie nur Zugriff auf jene Ressourcen haben, die ihnen zugeordnet wurden. Wenngleich in den letzten fünfzehn Jahren eine beträchtliche Anzahl von Ansätzen zur Erhöhung der funktionalen Sicherheit in tief eingebetteten Systemen untersucht wurde, wurde die Sicherheit gegenüber Angriffen Dritter weitestgehend vernachlässigt. Die hier vorliegende Arbeit konzentriert sich auf Sicherheitsaspekte zur Abwehr von bösartiger Software, die wissentlich versucht verfügbare Schutzmechanismen zu umgehen. Die Arbeit stellt eine Sicherheitsplattform für kleine tief eingebettete Systeme bereit, die eine Trennung von Softwarekomponenten unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten erzwingt. Aufgrund der begrenzten Ressourcen dieser Systeme basiert die vorgeschlagene Lösung auf einem Co-Design-Prozess, der den statischen und vordefinierten Charakter von tief eingebetteten Systemen berücksichtigt. Der Prozess beinhaltet Hardware-, Compile-Zeit- und Laufzeit-Komponenten um die Zahl der zur Laufzeit notwendigen Komponenten möglichst gering zu halten. Hierdurch sollen nachteilige Einflüsse auf die Laufzeit, den Speicherplatzbedarf sowie die Größe von Hardware-Komponenten minimiert werden. Um die Verwendbarkeit der präsentierten Plattform nachzuweisen, wurden zwei reale Anwendungen auf diese portiert. Zusätzlich wurden etablierte Technologien zum Bau von sicheren Systemen hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit auf tief eingebetteten Systemen analysiert. Hierzu wurde deren Umsetzbarkeit unter Nutzung der durch die Sicherheitsplattform bereitgestellten Sicherheitsfunktionen untersucht. Der wesentliche Beitrag dieser Arbeit beinhaltet die Bereitstellung einer sicheren Trennung von Systemressourcen auf kleinen, tief eingebetteten Systemen, so dass eine Entwicklung einer Vielzahl von sicheren Systemanwendungen auf diesen Systemen möglich wird. KW - Security KW - Embedded systems KW - Memory protection KW - Hardware software co-design KW - Role-based access control KW - Eingebettete Systeme KW - Sicherheit KW - Speicherschutz KW - Rollen-basierte Zugriffskontrolle KW - Hardware-Software Co-Design KW - Eingebettetes System KW - Speicherzugriff KW - Zuverlässigkeit Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40362 ER - TY - THES A1 - Sojka-Piotrowska, Anna T1 - On the applicability of short key asymmetric cryptography in low power wireless sensor networks T1 - Über die Anwendbarkeit asymmetrischer Kryptographie mit kurzen Schlüsseln in drahtlosen Sensornetzwerken N2 - The growing popularity of Wireless Sensor Networks (WSN) makes the spectrum of their applications very wide. A great number of the application areas like health monitoring or military applications require a high level of security and dependability from the wireless sensor network. Solving these issues can be supported by providing cryptographic solutions into WSN applications. Since the WSNs mainly consist of low power devices, cryptographic solutions ideal for WSNs should provide computationally lightweight security mechanisms producing small data packets and ensuring confidentiality. Cryptographic mechanisms that have both these features are considered in this thesis, which main objective is the analysis of the applicability of the short key elliptic curve cryptography in WSN environments. Reduced key lengths require modification of the standard ECC security algorithms to provide authentication and also a novel solution for a cryptographic secure pseudo-random number generator. The proposed solution is based on the standard ECC, but it differs in several aspects. The main difference is that the parameters of the used elliptic curve have to be kept secret. This is due to the fact that solving the Discreet Logarithm Problem (DLP) for such short parameters can be done in short time. Additionally, using shorter parameters for the underlying elliptic curves excludes also the use of standard hash functions, what mainly influences the mechanisms for generating the digital signature. Hash functions require large input values and produce relatively large output data that is inapplicable in the shortECC environment. Thus, within this thesis a modified version of standard Elliptic Curves Digital Signature Algorithm is proposed, which does not require any hash function. The shortECC needs pseudo-random numbers in the encryption and the digital signature protocols, but since it operates on numbers that are significantly shorter than the ones used by other cryptographic approaches, pseudo-random number generators for standard approaches are not suitable for shortECC. Thus, the new pseudo-random number generator not involving any additional hardware besides the modules available on the used test platform and operating on 32-bit long integers, is proposed. The randomness of the numbers generated by the proposed algorithm and their applicability for cryptographic purposes was evaluated using the NIST test suites. The shortECC approach was also subjected to cryptanalysis in order to proof its security and determine the circumstances and constraints for its application. N2 - Die große Popularität drahtloser Sensornetzwerke ist vor allem auf deren großes Anwendungsspektrum zurückzuführen. Viele Anwendungsbereiche wie die Telemedizin zur Patientenüberwachung oder auch Anwendungen für das Militär haben jedoch sehr hohe Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit solcher drahtlosen Netzwerke. Kryptographische Verfahren können helfen diese Anforderungen zu erfüllen. Drahtlose Sensornetzwerke bestehen allerdings oft aus energielimitierten Geräten. Entsprechend sind kryptographische Verfahren gefordert, die den Anforderungen an eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit bei niedrigem Energieverbrauch genügen, d.h. leichtgewichtige kryptografische Operationen sowie die Übertragung kleiner Datenmengen. Der Fokus dieser wissenschaftlichen Arbeit liegt auf der Untersuchung von Ansätzen, die beiden Eigenschaften erfüllen. Hauptziel dabei ist die Analyse der Anwendbarkeit kryptografischer Verfahren in drahtlosen Sensornetzwerken, die auf elliptischen Kurven mit kurzen Schlüsseln basieren (shortECC).Verkürzte Schlüssellängen erfordern dabei Modifikationen der Standardalgorithmen für Kryptografie mit Elliptischen Kurven (Elliptic Curve Cryprography – ECC), um Authentifikation zu gewährleisten sowie auch eine neue Lösung für den kryptografischen Pseudozufallszahlengenerator bereitzustellen. Die vorgeschlagene Lösung (shortECC) basiert auf dem Standard ECC, unterscheidet sich aber in einigen wesentlichen Aspekten: Der Hauptunterschied liegt in der Geheimhaltung verschiedener Parameter, die im Standard ECC in der öffentlichen Domäne vorkommen. Das ist vor allem dadurch begründet, dass die Lösung des diskreten mit solchen kurzen Schlüsseln für den Standard ECC sehr einfach wäre. Zudem schließt für die vorgesehene Schlüssellänge von 32-bit beziehungsweise 64-bit die Verwendung der Standard Hash-Funktionen aus. Hash-Funktionen nehmen große Daten als Eingang und produzieren Werte, die für den Einsatz in der shortECC Umgebung zu groß sind. Dies beeinflusst hauptsächlich die Algorithmen für die Generierung von Digitalen Signaturen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Algorithmus vorgestellt und evaluiert, der keine Hash-Funktion erfordert. Bei den shortECC Algorithmen werden Zufallszahlen für die Verschlüsselung und das Generieren einer Digitalen Signatur benutzt. Da aber die Standardansätze von kryptografischen Zufallszahlgeneratoren für die kurzen Zahlen nicht immer geeignet sind, wurde eine neue und sehr effiziente Lösung für einen sicheren Pseudozufallszahlengenerator vorgestellt und evaluiert. Der vorgeschlagene Generator verwendet keine zusätzliche Hardwaremodule, kann aber verschiedene Hardwaremodule zum Initialisieren nutzen. Die Qualität der generierten Zufallszahlen für kryptografische Zwecke wurde mit der NIST Test Suite mit einem sehr positiven Ergebnis evaluiert. Der vorgeschlagene shortECC-Ansatz wurde auch mit kryptoanalytischen Methoden untersucht, um die angebotene Sicherheit aber auch die Schwachpunkte und Umstände, in welchen diese entstehen, zu ermitteln. KW - ECC KW - Sensor Networks KW - PRNG KW - Lightweight cryptography KW - Elliptische Kurven KW - Drahtlose Sensornetze KW - Zufallszahl Generator KW - Drahtloses Sensorsystem KW - Zufallsgenerator Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39453 ER - TY - THES A1 - Sieber, André T1 - Energiemanagement für drahtlose tief eingebettete Systeme : Feingranulares, faires Management zum Erreichen von Lebenszeitzielen bei knappen Energieressourcen T1 - Energy management for wireless deeply embedded systems : Fine-grained, fair management for reaching lifetime goals with limited resources N2 - Drahtlose eingebettete Systeme haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, sei es im Internet der Dinge oder in Sensornetzen. Diese Systeme sollen dabei ohne Eingriff von außen eine hohe Laufzeit erreichen. Die Energieversorgung und der Verbrauch spielen dabei entscheidende Rollen, sind jedoch Varianzen unterworfen. Sollen Wartungsintervalle oder Lebenszeitziele erreicht werden, ist deshalb ein dynamisches Energiemanagement unabdingbar. In dieser Doktorarbeit wird ein solcher Ansatz vorgestellt, umgesetzt und evaluiert. Im Gegensatz zu existierenden Ansätzen werden Varianzen auf allen drei Ebenen des Managements (Energieversorgung, Energieverbrauch und Energieverwaltung) adressiert. Für die Energieversorgung wird eine Batterieüberwachung vorgestellt, welche eine Steuerung des Verbrauchs ohne komplexe Berechnung des Ladezustands ermöglicht. Der Verbrauch des Systems wird durch einen Software-basierten Ansatz feingranular ermittelt und bezieht Varianzen durch Änderungen der Spannung und der Effizienz von Spannungswandlern ein. Die Verwaltung und Zuordnung der Energie zu Anwendungszielen erfolgt mittels dynamischer Energiebudgets und bietet verschiedene Strategien, um auf Änderungen des Bedarfs adäquat reagieren zu können. N2 - Wireless embedded systems can be used in broad application ranges, for example in the internet of things and wireless sensor networks. They should run for years on a single set of batteries, without external interference. Energy supply and consumption play a major role, but are vulnerable to variances. To be able to reach runtime goals, e.g. maintenance intervals, dynamic energy management is necessary. This thesis introduces, describes and evaluates such a management approach. In contrast to existing approaches, variances are addressed on all three management levels: energy supply, energy consumption and energy allowance. For the energy supply a battery observation method is presented, which enables the steering of the application without complex computations of the state-of-charge. A software-based approach determines fine-grained information about the energy consumption of the system and includes variances caused by differences of the supply voltage and the voltage converter efficiency. The energy allowance to different application parts and their management is based on energy budgets and provides different policies to react to changes in the energy demand of single application(-parts). KW - Eingebettete Systeme KW - Drahtlose Sensornetze KW - Energiemanagement KW - Energiebewusstsein KW - Lebenszeitziele KW - Embedded systems KW - Wireless Sensor Networks KW - Energy management KW - Energy awareness KW - Lifetime goals KW - Eingebettetes System KW - Energiemanagement Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39288 ER - TY - RPRT A1 - Schwarick, Martin A1 - Rohr, Christian A1 - Heiner, Monika T1 - MARCIE manual N2 - This manual gives an overview on MARCIE – Model Checking And Reachability analysis done effiCIEntly. MARCIE was originally developed as a symbolic model checker for stochastic Petri nets, building on its predecessor – IDDMC – Interval Decision Diagram based Model Checking – which has been previously developed for the qualitative analysis of bounded Place/Transition nets extended by special arcs. Over the last years the tool has been enriched to allow also quantitative analysis of extended stochastic Petri nets. We concentrate here on the user viewpoint. For a detailed introduction to the relevant formalisms, formal definitions and algorithms we refer to related literature. T3 - Computer science reports / Institut für Informatik - 2016,02 KW - Petri nets KW - Model checking KW - Model Checking KW - Petri-Netz Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40568 ER - TY - THES A1 - Scholz, Yvonne T1 - Dauerhaftigkeit von Beton - Wirkungsweisen von Betonzusatzstoffen zur Vermeidung einer AKR T1 - Durability of concrete - effectiveness of supplementary cementing materials to avoid ASR N2 - Auch 75 Jahre nach einem ersten dokumentierten Schadensfall stellt die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ein aktuelles Problem dar. International werden derartige Schäden durch diese chemische Reaktion durch die Verwendung von mineralischen Betonzusatzstoffen im Beton maßgeblich vermindert. Einen besonderen Einfluss hat dabei das gelöste Aluminium aus den Zusatzstoffen, deren Wirkungsweise aber noch nicht ausreichend geklärt ist. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Aufklärung und dem Vergleich der Wirkungsweise aluminiumhaltiger Betonzusatzstoffe unterschiedlicher Art und Herkunft und deren Wechselwirkungen sowohl mit der Porenlösung als auch der Zementsteinmatrix. Die Spannweite der untersuchten Zusatzstoffe (ZS) reicht dabei von rein siliciumhaltigen ZS, wie Microsilica, über aluminium-/siliciumhaltige (z.B. Metakaolin) bis hin zu rein aluminiumhaltigen ZS. Als Ausgangspunkt wurden Betonproben mit einer alkalireaktiven Gesteinskörnung (GK) untersucht, bei denen ein teilweiser Austausch des Zementes durch die ZS mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten erfolgte. Anhand der Dehnungen der Betonbalken, gelagert bei 40°C (Nebelkammer), konnten erste deutliche Unterschiede hinsichtlich der dehnungsreduzierenden Wirkung der ZS in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer unter konstanten Bedingungen gezeigt werden. In einem zweiten Schritt galt es, dass Löseverhalten der ZS in alkalischer Lösung unterschiedlicher Konzentrationen (1M bzw. 0,1M KOH-Lösung) sowohl bei 40°C als auch bei 80°C und mit unterschiedlichen Feststoff/Laugenverhältnissen zu untersuchen. Es konnte nachgewiesen werden, dass sowohl Silicium als auch Aluminium in ausreichender Konzentration aus dem ZS gelöst werden müssen, wobei das Si/Al-Verhältnis entscheidend für eine dauerhafte AKR-vermeidende Wirkung im Beton ist. Untersuchungen an Zement/ZS-Mischungen sollten neue Erkenntnisse über die stofflichen Veränderungen sowohl am erhärteten Zementstein als auch in der ausgepressten Porenlösung liefern, die wesentlich durch die ZS beeinflusst werden. Der Vergleich mit den Dehnungen des Betonversuchs zeigte, dass die ZS, die neben Al auch Si in ausreichender Konzentration lösen, im Wesentlichen sowohl durch die Absenkung der Hydroxid- und Alkaliionenkonzentration als auch durch die Bildung zusätzlicher C-S-H- und/oder C-A-S-H-Phasen eine Dehnungsreduzierung bewirken. Darüber hinaus zeigte sich, dass die Mischung eines silicium- mit einem aluminiumreichen ZS in gleichen Anteilen zwar ermöglicht, die Wirkungen eines nachweislich AKR-vermeidenden ZS auf die Porenlösung und die Zementsteinmatrix annähernd nachzustellen, die langfristige Dehnungsreduzierung mit dieser Mischung im Beton jedoch nicht erreicht werden konnte. Folglich gibt es neben den nachgewiesenen Wechselwirkungen zwischen ZS und alkalischer Lösung bzw. Zementsteinmatrix weitere Reaktionen insbesondere auch mit der GK, die entscheidend für die dauerhafte Vermeidung einer AKR im Beton durch die Zugabe von ZS sind. N2 - Even 75 years after the first documented case of damage, the alkali-silica reaction (ASR) is still a current problem. International studies have shown that such damage can already be significantly reduced through both the exchange of aggregate and/or the use of cements with a low effective alkali content as well as by the use of supplementary cementing materials (SCMs) in concrete. The dissolved aluminium from the SCM has a special influence here, but its effectiveness has not yet been sufficiently clarified. The present work deals with the investigation and the comparison of the effectiveness of aluminous SCMs of various type and origin and their interactions with both the pore solution and the cement stone matrix. The kinds of the studied SCMs range from purely silicon-containing SCMs such as microsilica, via aluminium/silicon-containing SCMs (e.g. metakaolin) to pure aluminium-containing SCMs. As a starting point, concrete prisms with an alkali-reactive aggregate were analyzed, in which Portland cement was proportionally replaced by the SCMs with different aluminium contents. With the expansions of the concrete prisms, stored at 40°C in the fog chamber, first clear differences in the expansion-reducing effect of the SCMs as a function of storage time under constant conditions were shown. In a second step, the dissolving behavior of the SCMs was studied in alkaline solution of different concentrations (1M or 0.1M KOH solution) both at 40°C and at 80°C and with different solid/lye ratios. It was demonstrated that both silicon and aluminium must be dissolved in a sufficient concentration from the SCM, while the Si/Al ratio is essential to achieve a durable effect to avoid ASR in concrete. Investigations on cement/SCM mixtures were to deliver new insights into the material changes at both the hardened cement stone and in the pressed out pore solutions, which are significantly influenced by the SCMs. By comparing with the expansions of the concrete experiment, it was demonstrated that the SCMs which dissolve silicon in addition to aluminium in sufficient concentration, essentially cause an expansion reduction by lowering the hydroxide and alkali ion concentration as well as by forming additional C-S-H and/or C-A-S-H phases. Moreover, it was found that the mixture of a silicon-rich with an aluminium-rich SCM in equal proportions allows indeed nearly reproduce the effects of a proven ASR-avoidant SCM on the pore solution and the cement stone matrix. However, the long-term expansion reduction with this mixture in concrete could not be reached. It can be concluded that, in addition to the proven interaction between SCM and alkaline solution or cement stone matrix, there are other reactions especially with the aggregate which are significant for the long-term avoidance of ASR in concrete by the addition of SCM. KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - AKR KW - Beton KW - Zusatzstoffe KW - Vermeidung KW - Alkali-silica reaction KW - ASR KW - Supplementary cementing materials SCMs KW - Durability KW - Concrete KW - Beton KW - Betonzusatzstoff KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42076 ER - TY - THES A1 - Schmitz, Carsten Eberhard T1 - Ethische Dilemmata im Bankensektor: eine Untersuchung inter- und intrapersoneller Konfliktsituationen T1 - Ethical dilemmas in banking industry: a study of interpersonal and personal conflict situations N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden ethische Dilemmata als inter- und intrapersonelle Konfliktsituationen innerhalb des Bankensektors untersucht. Den thematischen Untersuchungsrahmen und Analysekontext bildet dabei die vergangene Weltfinanzkrise der Jahre 2007 und 2008, die insbesondere Fragen nach der Verhältnisbestimmung von Ethik und Ökonomik aufwirft. Hierzu erfolgt zunächst eine systematische Analyse einer grundsätzlich sinnvollen Verortung und Berechtigung von Ethik und Moral in die ökonomischen Prozesse und Realitäten des Bankensektors. Zu diesem Zweck wird ein Kanon ethischer Begrifflichkeiten konzipiert, der spezifisch auf den Bankensektor zur Bestimmung und Analyse ethisch relevanter Aspekte angewendet wird. Als theoretische Leitplanken und Vergleichstheorien dieser Arbeit fungieren im Untersuchungsverlauf die disjunkten wirtschaftsethischen Konzepte der „Ökonomischen Ethik“ und der „Integrativen Wirtschaftsethik“. Hiernach erfolgt die Untersuchung des Modells des Homo Oeconomicus als bislang bedeutendstem Modell zur Abbildung und Analyse von Anreizmechanismen und Vorteilserwartungen wirtschaftlicher Akteure im Kontext intrapersoneller Konfliktsituationen. Im Ergebnis zeigt sich, dass dieses Modell zwar zur Offenlegung von systematisch bedingten Fehlanreizen und Defekten auf der wirtschaftlichen Rahmenordnung beitragen kann, jedoch gewisse Unschärfen aufgrund der Vernachlässigung kommunikativer und interaktions-spezifischer Aspekte beinhaltet. Die Analyse des Gefangenen-Dilemmas sowie der Principal-Agent-Theorie im Bereich interpersoneller Konfliktsituationen offenbart dann den systematischen und strukturellen Problemaufriss für ökonomische Aspekte in Form der jeweils vorzufindenden Ausbeutungsbefürchtungen und -anreize bei den beteiligten Akteuren, die im Ergebnis stets suboptimale Ergebniskonstellationen herbeiführen. Die Übertragung der aus den genannten Modellen erarbeiteten Erkenntnisse führt dann anhand von drei spezifisch beleuchteten Bankgeschäften (Kredit-, Wertpapier- und Einlagengeschäft) zu dem Ergebnis, dass ethische Dilemmasituationen und Konfliktpotenziale in realen Bankprozessen vorzufinden sind, was über Praxisbeispiele der genannten Geschäftsarten nachgebildet und validiert wird. Abschließend zeigt die Untersuchung auf, dass zur notwendigen Implementierung von moralfördernden Anreiz- und bestandsfesten Sanktionsmechanismen innerhalb ökonomischer Prozesse die größtmögliche Realisierungswahrscheinlichkeit auf der Makro-Ebene vermutet werden muß. Eine Verortung auf die Mikro- und die Meso-Ebene zeigt hingegen, dass aufgrund der unverhältnismäßigen Moralanforderungen an die einzelwirtschaftlichen Akteure und der Gefahr, tendenziell amoralisches Verhalten in den relevanten Märkten zu befördern, diese beiden Handlungsebenen als systematische Orte für Moral in einem ökonomischen Kontext ausscheiden. N2 - This thesis covers the identification and analysis of ethical dilemmas as interpersonal and personal conflict situations within banking industry. In this context the bygone financial crisis with its economic peaks in 2007 and 2008 especially raised issues and corresponding aspects regarding the appropriate relation between ethics and economics. Firstly, a methodical analysis for the useful implementation of ethics and morality into banking industry`s processes and conditions is examined. For that purpose a catalogue of ethical terminologies has been conceived for the specific utilization and detection of ethically relevant aspects within banking industry. Furthermore, the so called „Ökonomische Ethik“ and „Integrative Wirtschaftsethik“ as specific theories in the German-speaking area are used in this thesis for theoretical comparison and academic discussion. Secondly, the economically important and abstract model of the „Homo Oeconomicus“ is evaluated for the illustration and analysis of incentive mechanisms and benefit expectations for personal conflict situations. As a result, the Homo Oeconomicus model is useful for unveiling systematic disincentives and defects on the macroeconomic sphere, but reveals vague results based on neglected aspects of communication and interaction. Afterwards the „Prisoners dilemma“ and the „Principal-agent-theory“ demonstrate the systematic and structural problems for economic aspects and processes within interpersonal conflict situations based on the stimulus and simultaneous fear for exploitation between the parties involved. In the end only suboptimal results occur within these theoretical models. Thirdly, all knowledge gained by analysis of the aforementioned aspects is assigned to three processes of banking business (credit processes, securities processes and deposit processes) and indicates that at least these selected banking processes contain ethical dilemmas and capabilities for interpersonal and personal conflict situations. Finally, the analysis shows that optimal conditions for the implementation of incentive mechanisms and a corresponding system of sanctions to support additional morality within economic processes might only be seen on the macroeconomic sphere. The micro- and mesoeconomic areas need to be rejected as potential solutions for more morality in economic aspects, because of disproportional demands towards the parties involved and the immanent risk to (unconsciously) enhance immoral activities. KW - Ethik KW - Dilemma KW - Bankensektor KW - Homo Oeconomicus KW - Principal-Agent-Theorie KW - Ethics KW - Dilemma KW - Banking industry KW - Homo Oeconomicus KW - Principal-agent-theory Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40276 ER - TY - THES A1 - Rohr, Christian T1 - Simulative analysis of coloured extended stochastic Petri nets T1 - Simulative Analyse von gefärbten erweiterten stochastischen Petri Netzen N2 - Stochastic modelling of biochemical reaction networks is getting more and more popular. Throughout the past decades typical biological models increased in their size and complexity, because of advances in systems and molecular biology, in particular through the high-throughput omic technologies. Here biochemical networks of different levels of detail are modelled, starting with simple chemical reactions and signal transduction networks, up to individual cells and entire organisms. This increases the demand for efficient analysis methods. A Petri net is a mathematical modelling language for the description of concurrent behaviour of distributed systems. Its advantage is the ease of scalability of the models, which relates to the network’s state space, as well as the structure of the network itself. In this work, we recall several stochastic simulation algorithms, e.g., exact as well as approximate methods. Furthermore, we introduce an approach to improve the efficiency of stochastic simulation for large and dense networks by a new approximate stochastic simulation algorithm called discrete-time leap method. We depict the wide range of simulative analyses of complex stochastic systems ranging from trace generation to the computation of transient solutions and steady state distributions. We set forth advanced analysis of stochastic models by means of simulative model checking. For the use of simulative model checking, we integrate the continuous stochastic (reward) logic (CS(R)L) and the probabilistic linear-time temporal logic with constraints (PLTLc). Simulative model checking has some limitations compared to the numerical methods, e.g., in principle it is possible to consider nested probabilistic formulas in CS(R)L, but not practical, since the calculation is not feasible in a reasonable period of time. In addition to the transient analysis, the steady state analysis is often of interest; therefore we have implemented two on-the-fly steady state detection methods. The first one is based on a “sample batch means” algorithm and is used in the linear-time temporal logic. The second approximates the steady state distribution and checks for convergence. We apply the aforementioned techniques to several case studies from systems biology and technical systems. The main contributions of this thesis to scientific knowledge are the development of the discrete-time leap method for the simulation of stochastic models, the approximations of transient solutions and steady state distributions by use of stochastic simulation for stochastic models and Markov reward models, the development of an infinite time horizon model checking algorithm exploiting the steady state property for PLTLc and CSL, and the first simulative model checking algorithm for CSRL incorporating state and impulse rewards. All presented algorithms and methods are implemented in the advanced analysis tool MARCIE. N2 - Stochastische Modellierung von biochemischen Reaktionsnetzwerken wird immer populärer. Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat sich sowohl die Größe als auch die Komplexität typischer biologischer Modelle immer weiter erhöht. Hier werden biochemische Netzwerke unterschiedlicher Detailebenen modelliert, beginnend mit einfachen chemischen Reaktionen und Signaltransduktionsnetzwerken, bis zu einzelnen Zellen und ganzen Organismen. Dadurch erhöht sich die Nachfrage nach leistungsfähigen Analyseverfahren. Ein Petri-Netz ist eine mathematische Modellierungssprache für die Beschreibung des nebenläufigen Verhaltens von verteilten Systemen. Ein Vorteil ist die einfache Skalierbarkeit der Modelle sowohl in Bezug auf die Struktur des Netzes als auch auf ihren Zustandsraum. In dieser Arbeit stellen wir verschiedene stochastische Simulationsalgorithmen vor, sowohl exakte wie auch approximative Verfahren. Darüber hinaus stellen wir einen Ansatz vor, um die Effizienz der stochastischen Simulation für große und dichte Netzwerke durch einen neuen approximativen stochastischen Simulation Algorithmus, genannt discrete-time leap method, zu verbessern. Wir zeigen das breite Spektrum der simulativen Analysen komplexer stochastischer Systeme von der Pfaderzeugung bis zur Berechnung von transienten Lösungen und stationärer Verteilungen. Wir legen erweiterte Analysen von stochastischen Modellen mit Hilfe von simulativer Modellprüfung dar. Wir integrieren die Continuous Stochastic (Reward) Logic (CS(R)L) und die Probabilistic Linear-time Temporal Logic with contraints (PLTLc) für die simulative Modellprüfung. Neben der Transientenanalyse ist oftmals die Analyse der stationären Verteilung von Interesse, deshalb haben wir zwei Methoden zur Erkennung des stationären Zustandes implementiert. Die erste basiert auf einem “sample batch means” Algorithmus und wird in der linearen temporalen Logik verwendet. Die zweite approximiert die stationäre Verteilung und prüft auf Konvergenz. Wir wenden die oben genannten Techniken auf mehrere Fallstudien aus Systembiologie und technischen Systemen an. Der größte Beitrag dieser Arbeit zum aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik liegt in der Entwicklung der discrete-time leap method zur Simulation stochastischer Modelle, der Approximationen transienter Lösungen und stationärer Verteilungen mittels stochastischer Simulation für stochastische Modelle und Markov-Rewardmodelle, der Entwicklung eines nicht zeitbeschränkten Algorithmus zur simulativen Modellprüfung, der die stationäre Eigenschaft für PLTLc und CSL ausnutzt, und des ersten Algorithmus zur simulativen Modellprüfung für CSRL, der Zustands- und Impulsrewards enthält. Alle vorgestellten Algorithmen und Methoden sind in dem Analyse-Tool MARCIE implementiert. KW - Coloured extended Stochastic Petri Nets KW - Stochastic simulation KW - Delta-leaping KW - Simulative model checking KW - Gefärbte erweiterte stochastische Petri Netze KW - Stochastische Simulation KW - Delta-leaping KW - Simulatives Modelchecking KW - Stochastisches Modell KW - Gefärbtes Petri-Netz KW - Model Checking Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41476 ER -